Das Energiesystem des Landes – eine kurze Beschreibung, Merkmale der Arbeit in verschiedenen Situationen

Das Energiesystem des Landes ist eine Kombination aus mehreren Elementen – Kraftwerken, Auf- und Abspannstationen, Strom- und Wärmenetzen.

Kraftwerke erzeugen elektrische und thermische (für KWK) Energie. Elektrische Energie, von Kraftwerken erzeugt, wird in Booster-Umspannwerken auf den erforderlichen Spannungswert erhöht und in das Netz, insbesondere in die Hauptstromnetze, eingespeist, wo es entsprechend der von einer bestimmten Region, einem Unternehmen innerhalb des Stromnetzes, verbrauchten Energiemenge weiterverteilt wird ein Land oder eine separate Region.

Wenn wir über das Energiesystem des Landes sprechen, verflechten Backbone-Netzwerke das gesamte Territorium. Zu den Hauptnetzen gehören 220-, 330- und 750-kV-Leitungen, durch die große Stromflüsse fließen – von mehreren hundert MW bis zu mehreren zehn GW.

Die nächste Stufe ist die Umgestaltung von Hochspannungs-Hauptnetzen für regionale Knoten-Umspannwerke, Umspannwerke großer Unternehmen mit einer Spannung von 110 kV. Stromflüsse im Bereich von mehreren zehn MW fließen durch 110-kV-Netze.

In 110-kV-Umspannwerken wird Strom mit Spannungen von 6, 10, 35 kV an kleinere Umspannwerke in besiedelten Gebieten und verschiedene Unternehmen verteilt. Darüber hinaus wird die Netzspannung auf die vom Anwender benötigten Werte reduziert. Handelt es sich um Siedlungen und Kleinbetriebe, wird die Spannung auf 380/220 V abgesenkt. Es gibt auch Geräte großer Industriebetriebe, die direkt mit Hochspannung 6 kV versorgt werden.

KWK (KWK) Neben elektrischer Energie erzeugen sie Wärme, die zur Beheizung von Gebäuden und Bauwerken genutzt wird. Die vom Wärmekraftwerk gelieferte Wärmeenergie wird über Wärmenetze an die Verbraucher verteilt.

Eigenschaften des Energiesystems

Bei der Betrachtung des Betriebs des Energiesystems muss besonderes Augenmerk auf die Prozesse der Übertragung elektrischer Energie gelegt werden. Die Erzeugung und Übertragung elektrischer Energie ist ein komplexer, zusammenhängender Prozess.

Im Stromnetz erfolgt die Erzeugung, Übertragung und der Verbrauch von Energie durch Verbraucher kontinuierlich und in Echtzeit. Eine Akkumulation von Strom (Akkumulation) in den Volumina des Stromsystems findet nicht statt, daher wird das Gleichgewicht zwischen erzeugtem und verbrauchtem Strom im Stromsystem ständig überwacht.

Die Besonderheit elektrischer Energiesysteme ist die nahezu augenblickliche Übertragung elektrischer Energie von Quellen zu Verbrauchern und die Unmöglichkeit, diese in nennenswerten Mengen zu akkumulieren. Diese Eigenschaften bestimmen die Gleichzeitigkeit des Prozesses der Stromerzeugung und des Stromverbrauchs.

Bei der Erzeugung und dem Verbrauch elektrischer Wechselstromenergie entspricht die Gleichheit von erzeugter und verbrauchter Elektrizität zu jedem Zeitpunkt der Gleichheit von erzeugter und verbrauchter Wirk- und Blindleistung.

Daher müssen die Kraftwerke zu jedem Zeitpunkt im stationären Modus des Stromnetzes Strom erzeugen, der der Leistung der Verbraucher entspricht, und die Energieverluste im Stromübertragungsnetz decken, d. h. das Gleichgewicht zwischen erzeugter und verbrauchter Leistung muss eingehalten werden .

Das Konzept der Blindleistungsbilanz hängt mit dem Einfluss zusammen Blindleistung, übertragen durch die Elemente des Stromnetzes, in den Spannungsmodus. Eine Störung des Blindleistungsgleichgewichts führt zu einer Änderung des Spannungsniveaus im Netz.

Typischerweise mangelt es Energiesystemen, denen es an Wirkleistung mangelt, auch an Blindleistung. Effizienter ist es jedoch, die fehlende Blindleistung nicht aus benachbarten Stromnetzen zu übertragen, sondern sie in in diesem Stromnetz installierten Kompensationseinrichtungen zu erzeugen.

Einer der Hauptindikatoren für das Vorhandensein des Gleichgewichts zwischen erzeugter und verbrauchter elektrischer Energie ist Netzwerkfrequenz… Die Frequenz des Stromnetzes in Russland, Weißrussland, der Ukraine und in den meisten europäischen Ländern beträgt 50 Hz.Wenn die Frequenz des Stromnetzes des Landes innerhalb von 50 Hz liegt (Toleranzen ± 0,2 Hz), bedeutet dies, dass die Energiebilanz eingehalten wird.

Bei einem Defizit des erzeugten Stroms, insbesondere seines Wirkstoffs, kommt es zu einem Leistungsdefizit, das heißt, die Energiebilanz ist gestört. In diesem Fall sinkt die Frequenz des Stromnetzes unter den zulässigen Wert. Je größer das Stromdefizit im Stromnetz ist, desto niedriger ist die Frequenz.

Der Prozess der Störung des Energiegleichgewichts ist für das Energiesystem am gefährlichsten, und wenn er nicht im Anfangsstadium gestoppt wird, kommt es zum vollständigen Zusammenbruch des Energiesystems.

Um den Zusammenbruch des Stromnetzes bei Stromausfall in den Umspannwerken zu verhindern, wird eine Notfallautomatisierung eingesetzt – automatische Frequenzentladung (AChR) und Automatisierung der asynchronen Moduseliminierung (ALAR).

AChR schaltet automatisch einen bestimmten Teil der Last der Verbraucher ab, wodurch das Energiedefizit im Stromnetz verringert wird. ALAR ist ein hochentwickeltes automatisches System, das asynchrone Modi in elektrischen Netzwerken automatisch erkennt und entfernt. Bei Stromengpässen im Stromnetz arbeitet ALAR mit AFC zusammen.

In allen Abschnitten des Energiesystems sind verschiedene Notfallsituationen möglich: Schäden an verschiedenen Geräten in Bahnhöfen und Umspannwerken, Schäden an Kabeln und Freileitungen, Störung des normalen Betriebs von Relaisschutz- und Automatisierungsgeräten usw. Benutzer in Übereinstimmung mit ihren Kategorie der Stromversorgungszuverlässigkeit.

Spannungsregelungseigenschaften

Die Spannung im Stromnetz wird so geregelt, dass in allen Bereichen normale Spannungswerte gewährleistet sind. Die Spannungsregelung des Endverbrauchers erfolgt anhand der durchschnittlichen Spannungswerte größerer Umspannwerke.

In der Regel wird eine solche Anpassung einmal durchgeführt, dann wird die Spannung an großen Knotenpunkten – regionalen Umspannwerken – angepasst, da es aufgrund ihrer großen Anzahl unpraktisch ist, die Spannung jedes Verbraucherumspannwerks ständig anzupassen.

Die Spannungsregelung in Umspannwerken erfolgt mit Hilfe von Stufenschaltern und Lastschaltern, die in Leistungstransformatoren und Spartransformatoren eingebaut sind. Die Regelung über Ruheschalter erfolgt bei vom Netz getrenntem Transformator (Schalten ohne Erregung). Lastschaltgeräte ermöglichen die Regelung der Lastspannung, d. h. ohne dass zuvor der Transformator (Spartransformator) abgeschaltet werden muss.

Die Spannungsregelung über den Lastschalter von Leistungstransformatoren kann sowohl automatisch als auch manuell erfolgen und ist je nach technischem Zustand der Transformatoren (Spartransformatoren) auch möglich, um die Lebensdauer der Lastschalter zu verlängern Es wird entschieden, die Spannung ausschließlich im manuellen Modus zu regeln, mit vorheriger Entlastung des Transformators.Gleichzeitig bleibt die Möglichkeit zum Schalten der Anzapfungen des Laststufenschalters erhalten und kann bei Bedarf einer schnellen Spannungsregelung ohne vorheriges Entfernen der Last vom Transformator durchgeführt werden.

Kraft- und Energieverluste

Die Übertragung elektrischer Energie geht zwangsläufig mit Leistungs- und Energieverlusten in Transformatoren und Leitungen einher. Diese Verluste müssen durch eine entsprechende Erhöhung der Stromversorgungskapazität gedeckt werden, was zu einer Erhöhung der Kapitalinvestitionen für den Bau des Stromversorgungssystems führt.

Darüber hinaus verursachen Leistungs- und Energieverluste einen zusätzlichen Brennstoffverbrauch in Kraftwerken, die Stromkosten, wodurch die Stromkosten steigen. Daher muss bei der Konstruktion darauf geachtet werden, diese Verluste in allen Elementen des Stromübertragungsnetzes zu reduzieren.

Siehe auch: Leistungs- und Energieverluste in Stromkreisen Und Maßnahmen zur Reduzierung von Verlusten in elektrischen Netzen

Parallelbetrieb von Energiesystemen

Die Elektrizitätssysteme von Ländern oder einzelne Abschnitte des Elektrizitätssystems innerhalb eines Landes können miteinander verbunden sein und als Ganzes ein verbundenes Elektrizitätssystem bilden.

Wenn zwei Energiesysteme die gleichen Parameter haben, können sie parallel (synchron) arbeiten. Durch die Möglichkeit des Synchronbetriebs zweier Stromnetze lässt sich deren Zuverlässigkeit deutlich erhöhen, denn im Falle eines großen Stromdefizits in einem der Stromnetze kann dieses Defizit durch ein anderes Stromnetz gedeckt werden.Durch die Verbindung der Stromnetze mehrerer Länder ist es möglich, Strom zwischen diesen Ländern zu exportieren oder zu importieren.

Wenn jedoch zwei Stromnetze einige Unterschiede in den elektrischen Parametern aufweisen, insbesondere in der Frequenz des Stromnetzes, dann ist ihre direkte Verbindung mit Parallelbetrieb nicht akzeptabel, wenn diese Stromnetze kombiniert werden müssen.

In diesem Fall entkommen sie der Situation, indem sie Gleichstromleitungen zur Stromübertragung zwischen Stromnetzen nutzen, was die Kombination unsynchronisierter Stromnetze mit unterschiedlichen Netzfrequenzen ermöglicht.